ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA, PROVAS DE CARGA ESTÁTICA e ENSAIOS DINÂMICOS. Eng. Marcio Abreu de Freitas GEOFIX FUNDAÇÕES

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2 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA, PROVAS DE CARGA ESTÁTICA e ENSAIOS DINÂMICOS Eng. Marcio Abreu de Freitas GEOFIX FUNDAÇÕES 2

3 ÍNDICE: 1) Estacas Hélice Continua 2) Provas de Carga Estática 3) Ensaios Dinâmicos i. PDA ii. PIT 3

4 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA DEFINIÇÃO (NBR 6122/2010) É uma estaca de concreto moldada in loco, executada mediante a introdução no terreno, por rotação de um trado helicoidal contínuo. A injeção de concreto é feita pela haste central do trado simultaneamente à sua retirada. A armadura é sempre colocada após a concretagem da estaca. 4

5 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA 5

6 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA HISTÓRIA As primeiras estacas foram executadas nos EUA, na década de 50. Os equipamentos eram constituídos de guindastes com torre acoplada (até Ø 40 cm). Devido ao baixo torque (10 a 30 KNxm), esses equipamentos necessitavam aliviar em solos mais resistentes, avançando em pequenas profundidades e provocando descompressão excessiva do solo. A partir da década de 70 as estacas Hélice Contínua foram difundidas na Europa e Japão. Hoje, o equipamento de Hélice Contínua é constituído de perfuratriz com torre fixa e trado helicoidal, com torque até 40 tfxm, executando estacas com até Ø 150 cm e estacas com até 38,5 metros de profundidade. 6

7 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA Década de 1950 Solos secos; Baixo torque; Descompressão do solo Baixa capacidade de carga 7

8 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA 8

9 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA EQUIPAMENTOS 9

10 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CARACTERÍSTICAS Ausência de vibrações; Alta produtividade; Monitoramento de profundidade, inclinação do trado, velocidade de avanço (VA) e de rotação (VR) do trado na perfuração, pressão do motor (MT), velocidade de subida do trado (VS) e pressão de concretagem (PC) na retirada do trado; Penetra em camadas mais resistentes, até o limite do trado. 10

11 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA EQUIPE DIRETA 1 (um) engenheiro; 1 (um) encarregado; 1 (um) operador de perfuratriz; 3 (três) ajudantes. INDIRETA 1 (um) operador de escavadeira; 3 (três) armadores. 1 (um) moldador de concreto 11

12 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PERFURAÇÃO O equipamento de escavação deve ser posicionado e nivelado para assegurar a centralização e verticalidade da estaca. O diâmetro do trado deve ser verificado para assegurar as premissas de projeto. A haste é dotada de ponta fechada por uma tampa metálica recuperável. A perfuração se dá de forma contínua por rotação, até a cota prevista em projeto. 12

13 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PERFURAÇÃO O uso de prolongador é possível somente em condições especiais e desde que o solo, no trecho do prolongador, se mantenha estável. A execução da estaca somente inicia quando TODO o concreto estiver na obra. Para perfuração em terrenos mais resistentes, devemos utilizar ponteiras especiais. 13

14 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PERFURAÇÃO 14

15 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM O concreto é bombeado pelo interior da haste com sua simultânea retirada. A ponta da haste é fechada por uma tampa para evitar a entrada de água ou contaminação do concreto pelo solo. Esta tampa é aberta pelo peso do concreto no início da concretagem. A pressão de concreto deve ser sempre positiva para evitar a interrupção do fuste e é controlada pelo operador durante a concretagem. A concretagem é executada até a superfície do terreno, sem rotação do trado. 15

16 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM 16

17 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM Tampa do trado: 17

18 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM CONCRETO (Traço ABEF / ABEG / ABESC): Código HC30 Consumo mínimo de cimento: 400 kg /m³; Fator água/cimento 0,6 0,55 (Nova especificação); Pedra 0 (dimensão máxima característica 12,5 mm); Slump Test: 22±3 cm; Fck 20 Mpa aos 28 dias 30 MPa (Nova especificação); % de Argamassa em massa 55 % Traço tipo bombeado; Especificar na nota fiscal a quantidade máxima de água a ser adicionada na obra considerando a água retida na central mais uma estimativa de água perdida por evaporação. Não utilizar cimento ARI; Não utilizar pó de pedra (apenas em traço especial ). 18

19 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM 19

20 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM 20

21 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM 21

22 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONCRETAGEM 22

23 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA COLOCAÇÃO DA ARMADURA Aço CA 50 ou CA 25, conforme projeto. Limpeza do terreno, acima da cabeça da estaca, de modo a permitir a colocação da armadura; A colocação da armadura em forma de gaiola deve ser feita imediatamente após a concretagem (no máximo 2 horas após a chegada do caminhão betoneira). Sua descida pode ser auxiliada por peso. A armadura deve ser enrijecida para facilitar a sua colocação. 23

24 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA COLOCAÇÃO DA ARMADURA 24

25 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA COLOCAÇÃO DA ARMADURA 25

26 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA COLOCAÇÃO DA ARMADURA 26

27 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA COLOCAÇÃO DA ARMADURA 27

28 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONTROLE 28

29 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONTROLE Nivelamento do equipamento e prumo do trado; Pressão no torque; Velocidade de avanço do trado; Velocidade de rotação do trado; Cota de Ponta do trado; Pressão de concreto durante a concretagem; Sobre-consumo de concreto (over-break); Velocidade de subida do trado. 29

30 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CONTROLE 30

31 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA VÍDEO 01: ESTACA HÉLICE CONTÍNUA MONITORADA 31

32 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA Remover o excesso de concreto em relação à cota de arrasamento da estaca. Na demolição podem ser utilizados ponteiros ou marteletes (leves para até 900 cm² e maiores para seções superiores a 900 cm²). O acerto final do topo das estacas demolidas deve ser sempre efetuado com uso de ponteiro ou ferramenta de corte apropriada. 32

33 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA 33

34 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA 34

35 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA 35

36 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA 36

37 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS Locação das estacas; Garantir que o topo do trado sempre esteja acima da cota superior de argilas moles e saturadas; Utilizar roletes finos, sendo 4 (quatro) no topo da armação e 4 (quatro) na mudança do pé para o corpo; Na concretagem, trazer o concreto até o nível do terreno contaminação da estaca; Estacas devidamente armadas a fim de evitar quebra por flexão; Limpeza de rede: 1ª estaca do dia; Início da concretagem: posicionamento da ponta do trado; Qualidade do concreto; Controle Tecnológico; Armaduras muito longas. 37

38 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 38

39 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 39

40 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 40

41 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 41

42 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 42

43 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 43

44 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS L 30cm 44

45 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS L 30cm 45

46 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 46

47 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA CUIDADOS 47

48 ESTACAS HÉLICE CONTÍNUA VÍDEO 02: ARMAÇÃO DE 18m 48

49 ÍNDICE: 1) Estacas Hélice Continua 2) Provas de Carga Estática 3) Ensaios Dinâmicos i. PDA ii. PIT 49

50 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA DEFINIÇÃO (NBR /2006) A prova de carga consiste, basicamente, em aplicar esforços estáticos à estaca e registrar os deslocamentos correspondentes. Os esforços aplicados podem ser axiais, de tração ou de compressão, ou transversais. 50

51 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /2006 T T F 51

52 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

53 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR 6122/

54 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR 6122/

55 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR 6122/

56 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA HISTÓRIA Prova de Carga em sapata: Edifício Martinelli (1928/29); Prova de Carga em estaca: Edifício Banco do Estado de S. Paulo (anos 40); Prova de Carga: Ponte Rio-Niterói (início dos anos 70). 56

57 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA HISTÓRIA 57

58 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA HISTÓRIA 58

59 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA HISTÓRIA 59

60 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /2006 Procedimento: CARREGAMENTO LENTO O carregamento deve ser executado em estágios iguais e sucessivos, observando-se que: A carga em cada estágio não deve ultrapassar 20% da carga de trabalho prevista. A carga deve ser mantida até a estabilização dos deslocamentos e no mínimo por 30 minutos. Em cada estágio os deslocamentos devem ser lidos imediatamente após a aplicação da carga correspondente, seguindo-se leituras decorridas 2min, 4min, 8min, 15min até 30min, contados a partir do início do estágio, até se atingir a estabilização; A estabilização dos deslocamentos estará atendida quando a diferença entre duas leituras consecutivas corresponder a no máximo 5% do deslocamento havido no mesmo estágio (entre o deslocamento da estabilização do estágio anterior e o atual); Terminada a fase de carregamento, a carga máxima do ensaio deve ser mantida durante 12 horas entre a estabilização dos recalques e o início do descarregamento; O descarregamento deve ser realizado em, no mínimo, quatro estágios. Cada estágio deve ser mantido durante 15 min, até se atingir a estabilização. 60

61 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /2006 Procedimento: CARREGAMENTO RÁPIDO O carregamento deve ser executado em estágios iguais e sucessivos, observando-se que: A carga em cada estágio não deve ultrapassar 10% da carga de trabalho prevista. A carga deve ser mantida durante 10 minutos, independente da estabilização. Em cada estágio os deslocamentos devem ser lidos obrigatoriamente no início e final de cada estágio; Terminada a fase de carregamento, devem ser feitas cinco leituras: 10min, 30min, 60min, 90min e 120min; O descarregamento deve ser realizado em, no mínimo, cinco estágios. Cada estágio deve ser mantido durante 10 min. Após 10min do descarregamento total, devem ser feitas mais duas leituras adicionais aos 30min e 60min. 61

62 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /2006 Procedimento: CARREGAMENTO MISTO O ensaio é feito com carregamento lento trabalho; até a carga 1,2 vez a carga de A seguir, executa-se o ensaio com carregamento rápido. 62

63 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA 63

64 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA 64

65 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR 6122/

66 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

67 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

68 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

69 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

70 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

71 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

72 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

73 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

74 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

75 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA NBR /

76 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Célula Expansiva 76

77 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 77

78 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 2 (duas) Torres: 28 e 30 andares; 5 (cinco) subsolos (1ºSS duplo); Parede Diafragma (e=65cm): CT = 725,00 CP = 700,00 C6ºSS = 706,00 Estacas Barrete (80x315 e 120x315cm): CT = 718,00 CP = 683,00 Lrocha = 15,00 metros Carga de Trabalho: 80x315cm 1.500tf 120x315cm 2.200tf 78

79 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 79

80 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 80

81 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 81

82 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 82

83 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 83

84 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA Caso de Obra: Two Towers 84

85 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS Deve-se garantir acesso e terreno seco e nivelado para montagem e execução das provas de carga; Deve-se garantir perfeita ligação entre o bloco de concreto e a estaca a ser ensaida; A prova de carga deve ser protegida de modo a evitar influência do vento e minimizar os efeitos da variação de temperatura; Os dispositivos de medida (aparelhos e vigas de referência) devem estar convenientemente abrigados de intempéries. Outras interferências, tais como vibrações, devem ser evitadas durante todo o transcorrer da prova; Dimensionamento do Sistema de Reação; Escoramento do Sistema de reação. 85

86 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS 86

87 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS 87

88 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS 88

89 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS 89

90 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS 90

91 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS 91

92 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA CUIDADOS 92

93 PROVAS DE CARGA ESTÁTICA VÍDEO 03: PROVA DE CARGA ESTÁTICA 93

94 ÍNDICE: 1) Estacas Hélice Continua 2) Provas de Carga Estática 3) Ensaios Dinâmicos i. PDA ii. PIT 94

95 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO 95

96 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO Teoria: Equação da Onda (Smith/1960) Impedância Z Z = E x A c c = E ρ ρ = γ g Z = Impedância E = Módulo de Elasticidade do material da estaca A = Área da seção transversal da estaca c = Velocidade de propagação da onda ao longo da estaca ρ = Massa específico do material da estaca γ = Peso específico do material da estaca g = aceleração da gravidade 96

97 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO 97

98 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO 98

99 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO 99

100 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO NBR /2007 O sistema de reação do impacto (martelo) deve apresentar massa e/ou energia potencial suficiente para provocar força de impacto capaz de gerar deslocamento permanentes da ponta da estaca, e mobilizar resistência das camadas atravessadas pelo fuste. O dispositivo deve estar posicionado de forma a garantir a aplicação de impacto centrado e axial em relação ao topo da estaca. Metodologias de avaliação: CASE (Método Simplificado) CAPWAP (Método de Análise Numérica) 100

101 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO 101

102 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO 102

103 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO (PDA) 103

104 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO (PDA) 104

105 ENSAIO DE CARREGAMENTO DINÂMICO VÍDEO 04: ENSAIO DINÂMICO 105

106 ÍNDICE: 1) Estacas Hélice Continua 2) Provas de Carga Estática 3) Ensaios Dinâmicos i. PDA ii. PIT 106

107 ENSAIO DE INTEGRIDADE (PIT) ESQUEMA 107

108 ENSAIO DE INTEGRIDADE (PIT) Teoria: Equação da Onda (Smith/1960) Impedância Z Z = E x A c c = E ρ ρ = γ g Z = Impedância E = Módulo de Elasticidade do material da estaca A = Área da seção transversal da estaca c = Velocidade de propagação da onda ao longo da estaca ρ = Massa específico do material da estaca γ = Peso específico do material da estaca g = aceleração da gravidade 108

109 ENSAIO DE INTEGRIDADE (PIT) 109

110 ENSAIO DE INTEGRIDADE (PIT) 110

111 ENSAIO DE INTEGRIDADE (PIT) 111

112 ENSAIO DE INTEGRIDADE (PIT) 112

113 Obrigado. Eng. Marcio Abreu de Freitas GEOFIX FUNDAÇÕES Tel.:

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